本實用新型涉及水務行業(yè)、工業(yè)控制技術領域，具體涉及自來水廠及污水處理廠以及小城鎮(zhèn)供水控制現場。

背景技術：

現有水廠(污水、自來水)數據采集，是通過PLC模擬和數字采集模塊，以及以太網通信采集本機控制和下級PLC控制的現場信息，再通過以太網等通信網絡，傳遞到中控室數據庫。如果需要這些數據，必須通過中控室數據庫取得，并且一定要數據庫運行的前提下才能取得。在其他應用場景，例如小城鎮(zhèn)供水，涉及到查水表、水質在線監(jiān)測，這樣的簡單背景下，使用PLC是一種浪費，因為所要取得的僅僅是集中抄表器的數據獲取和協議轉換，簡單的水質分析和上傳，所應用的僅僅是協議轉換和簡單采集，傳統(tǒng)使用方法的是更改集中器的協議類型，浪費開發(fā)時間，增加開發(fā)成本，外加PLC控制，增加成本，PLC信息傳輸，額外增加傳輸設備的成本和開發(fā)量。

數據的取得需要數據庫運行并遵循相應的格式，這個格式通常不是自己需要的格式；實時性較差，不是即時數據；控制實時性差，難于控制，需要通過數據庫鏈接中控室，再由中控室實施控制。

在這樣的系統(tǒng)中，轉換環(huán)節(jié)比較多，協議轉換多，額外增加的設備多，二次開發(fā)量大。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種水務前置采集及協議轉換裝置。

具體地，本實用新型公開了一種水務前置采集及協議轉換裝置，其特征在于，該裝置包括前置機、外置GPRS天線、和外置RF433天線，所述前置機包括外部采集通信模塊、上行傳輸GPRS模塊和CPU控制模塊；CPU控制模塊控制所述外部采集通信模塊和上行傳輸GPRS模塊；外部采集通信模塊的輸出端通過以太網、RS-232、RF-433、RS-485、CAN、USB、或TTL232連接現場設備，如PLC、智能水表等。

進一步地，所述前置機還包括電源模塊，電源采用現場設備供電電源或單獨的外接電源。

進一步地，

所述外部采集通信模塊采用包括RS485、RF433的模塊采集和集中數據；所述水務前置機通過外置GPRS天線或外置RF433天線傳輸數據；特別的，外置GPRS天線將將所述采集量按照所需協議傳送到云平臺。

進一步地，所述取得現場數據和所述傳送到云平臺的數據為實時獲取和傳輸。

進一步地，所述裝置還包括外部采集數字量模塊、外部采集模擬量模塊和繼電器輸出控制模塊，上述各模塊連接至CPU控制模塊。各模塊都可以根據使用需要實現采集和控制。

進一步地，所述電源模塊包括寬范圍的外部輸入電源轉換模塊，提供12-36V的電源輸入范圍；所述電源模塊還包括各工作模塊電源轉換模塊。

進一步地，所述外部采集數字量模塊包括現場I/O采集模塊。

進一步地，所述外部采集模擬量模塊包括現場采集4-20mA以及0-10V模擬量采集模塊。

進一步地，所述外部采集通信模塊為包括現場采集的CAN、RS485、以太網、USB、RF433、RS232的通信模塊。

進一步地，所述上行傳輸GPRS模塊是上行通信的GPRS鏈路層設計。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型結構簡單，安裝方便，成本增加較少。使得不同廠家開發(fā)的云平臺和中控室都可以正常運轉，特別適合現有廠區(qū)和設備改造應用場景，使得開發(fā)工作量大大降低，在新建設應用中，使得中控室和云平臺都能夠得到實時的監(jiān)測和控制數據，有利于現場管理和故障問題快速鎖定，使得生產自動化顯著提升。

附圖說明

圖1為本實用新型的安裝結構示意圖。

圖2為本實用新型組網示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型提供的一種水務前置采集及協議轉換裝置的具體實施方式做詳細說明。

如圖1所示，將外置開關電源、水務前置機安裝在機柜或者防水箱內部，將GPRS外置天線、RF433天線引出到機柜或者防水箱頂部。水務前置機的功率是1-2瓦，在機柜供電電源功率允許范圍內，可以連接機柜供電電源，這個電源要求輸出范圍是12V-36V，機柜供電電源功率不夠的情況下，可以單獨配置外置兵裝電源，這個兵裝電源的輸出范圍是12V-36V，配置的兵裝電源也安裝在機柜里。

水務前置機硬件組成包括：電源模塊、外部采集數字量模塊、外部采集模擬量模塊、外部采集通信模塊、上行傳輸GPRS模塊、繼電器輸出控制模塊、CPU控制模塊。所述電源模塊包括寬范圍的外部輸入電源轉換模塊以及各工作模塊所需電源轉換模塊，寬范圍的外部輸入電源轉換模塊可以適應12-36V電源輸入范圍；工作模塊所需電源轉換模塊包括CPU、外圍、通信等模塊所需的電源發(fā)生模塊。所述外部采集數字量模塊包括現場I/O采集模塊。外部采集模擬量模塊包括現場采集4-20mA以及0-10V模擬量采集模塊。所述外部采集通信模塊包括現場采集的CAN、RS485、以太網、USB、RF433、RS232等各種通信模塊。所述上行傳輸GPRS模塊是上行通信的GPRS鏈路層設計。所述繼電器輸出控制模塊是繼電器控制輸出設計。所述CPU控制模塊是采集、計算、通信、指示的核心處理單元。水務前置機通過外置GPRS天線與平臺傳輸數據。

RS-485可以進行小范圍內的有線數據集中，例如水表或者其它設備信息采集，此時，水務前置機相當于一個集中器；RF433可以進行局域范圍內的無線數據集中，例如無線抄表，無線傳感器的數據集中。比起普通的集中器，它不需要協議轉換，遠程網絡可以按照自己想要的通信規(guī)約傳遞信息，減少了開發(fā)量和中間設備的成本。做到有線和無線通信集于一體。

現場設備狀態(tài)的采集和控制，許多現場設備的工作狀態(tài)可以通過一定的通信接口，按照一定的通信規(guī)約輸出，有的可以通過這些接口和規(guī)約控制。水務前置機還有豐富的本地通信接口：以太網、RS-232、RF-433、RS-485、CAN、USB、TTL232。這樣豐富的接口可以有更多和更合適接口選擇與對應配套設備連接。例如，可以通過以太網口與水廠PLC的以太網口連接，獲取數據；控制設備。PCL采集實例如下敘述：

水務前置機如果連接PLC，可通過RS-485接口連接PLC，在這個應用中，根據PLC的實際情況，選擇是不是需要添加PLC的外置通信模塊。

水務前置機還可以通過以太網口連接PLC。通常，PLC外置以太網模塊配備有2個以太網口，其中一個是PLC自身組網用，另外一個閑置，可以使用閑置的網口。

配置PLC，將水務前置機配置成PLC的外設。配置PLC相應的通信模塊為某種需要的模式，例如MODBUS。

通過PLC配置好的標準協議，在PLC內部集中的數據單元區(qū)，以通信的方式取得PLC數據，得到采集量，包括開關量和模擬量；通過PLC標準協議，向PLC控制數據區(qū)寫入相應的控制數據，控制PLC的控制量，達到遠端命令現場控制的目的。

水務前置機所取得的數據按照所需協議傳送到云平臺。這個協議是事先規(guī)劃好的云平臺通信協議，無須再經過轉換。云平臺下發(fā)的控制指令也是按照這個協議實現，這就實現了采集、控制雙向通信。

實現采集、控制實時獲取和傳輸。

現場采集功能，水務前置機含有1路開關量輸入、3路模擬量輸入，可以采集一路開關狀態(tài)，根據狀態(tài)采取不同的傳輸或者工作模式；可以采集三路模擬數據，例如，PH值水質傳感器、電導水質傳感器直接連接到水務前置機進行采集傳輸。這些模擬量可以是0-20mA、4-20mA、0-5V、0-10V輸入，方便各種傳感器的接入。

控制輸出，水務前置機含有一路繼電器輸出，可以進行簡單的控制，這個控制可以根據其它采集或者通信取得的信息決定。觸點容量5A(250VAC/30VDC)，可以進行功率控制。

以上有線、無線集中采集、通信采集和控制、IO采集、AD采集、繼電器控制都達到了實時采集和控制的目的，實現了數據的實時性。

遠程傳輸，水務前置機內置了GSM/GPRS通信模塊，可以與云平臺組成遠程傳輸網絡。通過程序開發(fā)，這個遠程的傳輸協議是云平臺所需要的，減少了協議轉換的工作量。

通過以上工作方式，所取得的數據和發(fā)下去的控制不是從中控室取得和轉發(fā)；這就不依賴于數據庫的運行、也不依賴于中控軟件的運行、不涉及到協議轉換。

本實用新型結構簡單，安裝方便，成本增加較少。使得不同廠家開發(fā)的云平臺和中控室都可以正常運轉，特別適合現有廠區(qū)和設備改造應用場景，使得開發(fā)工作量大大降低，在新建設應用中，使得中控室和云平臺都能夠得到實時的監(jiān)測和控制數據，有利于現場管理和故障問題快速鎖定，使得生產自動化顯著提升。

在以上實現方式中，即組成了局部的采集通信網絡、也組成了遠程的云平臺通信網絡，集現場采集、近距離通信、遠程通信、有線無線通信、協議轉換于一體，集RTU、DTU、協議轉換器于一身。水務前置機，解決現場采集、數據集中、協議轉換、遠程傳輸等一系列問題。本實用新型結構簡單，使用方便，成本較低；數據的實時性強，不依賴于中控平臺、數據庫；減少傳輸、轉換中間環(huán)節(jié)、節(jié)約成本、減少開發(fā)量，是經濟實用的物聯網現場設備。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，在上述說明書的描述中提到的數值及數值范圍并不用于限制本實用新型，只是為本實用新型提供優(yōu)選的實施方式，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。